046]優(yōu)選的是，安裝板上的厚度與將提供匹配轉(zhuǎn)換器的共振或諧波頻率的標(biāo)稱厚度的公差在0.0005英寸內(nèi)?？梢酝ㄟ^最適用于高容積應(yīng)用的模具鑄造或模制來獲得更緊的公差。
[0047]如前面描述的，本發(fā)明包括兩組轉(zhuǎn)換器，每組都具有不同的操作頻率。但是本發(fā)明不限于僅兩個頻率，因為匹配安裝板和轉(zhuǎn)換器的共振或諧波頻率的基本概念不限于僅兩個頻率。圖15示出了具有60個不同轉(zhuǎn)換器的陣列的實施方式，每個轉(zhuǎn)換器都匹配至在其位置處的安裝板。轉(zhuǎn)換器44以步幅ΙΟΚΗζ在從470KHz至1060KHz的范圍內(nèi)。安裝板46具有從轉(zhuǎn)換器陣列的低頻率端的相對較厚至轉(zhuǎn)換器陣列的高頻率端的相對較薄的范圍內(nèi)的可變厚度。安裝板46的基礎(chǔ)共振(第一諧波)頻率匹配至其對應(yīng)轉(zhuǎn)換器的操作頻率。這種多頻陣列在箱體中提供一系列兆聲波頻率。所述一系列兆聲波頻率可用于在箱體內(nèi)從一端至另一端自動地或手動地運送待處理部件以使它們受到由轉(zhuǎn)換器陣列生成的所有頻率的連續(xù)清潔過程。頻率步進(jìn)可以向上或者向下。備選地，所述陣列可具有逐漸步進(jìn)至另一頻率的交替的低和高頻率轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的該實施方式來實施其他順序或步進(jìn)將是可行的。這種多頻陣列的優(yōu)點是:其大體上降低操縱被處理部件時的風(fēng)險，但同時使所述部件經(jīng)受多種不同的兆聲波頻率。降低操縱敏感部件造成的損壞的風(fēng)險還提高了產(chǎn)量。
[0048]本發(fā)明可受益于掃描驅(qū)動頻率，如在我的美國專利7598654中描述的，該專利通過引用并入本申請中。如圖7所示，振蕩器26可根據(jù)時間改變驅(qū)動信號的頻率。例如，驅(qū)動信號的頻率可以鋸齒樣式在被編程的掃描頻率范圍30內(nèi)線性地改變。振蕩器的掃描頻率范圍或頻帶寬度由使用者編程并且存儲在與振蕩器26關(guān)聯(lián)的存儲器件中。頻率改變的速率通過由使用者編程的掃描速率確定并且存儲在振蕩器的存儲器件中。振蕩器可被編程為根據(jù)其他函數(shù)或程序來改變驅(qū)動信號的頻率并且無需局限于形成如圖7所示的三角波或鋸齒樣式的線性函數(shù)。頻率的改變可以是例如正弦、指數(shù)和其他函數(shù)。驅(qū)動信號本身可以是正弦、方形、三角形或其他波形。對向上(增加頻率)和向下(降低頻率)的掃描而言掃描速率無需相同。優(yōu)選地，使用者還可設(shè)置周期的數(shù)量并且可建立振蕩器關(guān)掉驅(qū)動信號的休息時間。
[0049]通常，相同操作頻率的多個兆聲波轉(zhuǎn)換器用于給定任務(wù)或過程，在這種情況下通常用相同的振蕩器和驅(qū)動信號來驅(qū)動所有這些轉(zhuǎn)換器。然而，在使用多個轉(zhuǎn)換器的情況下，由轉(zhuǎn)換器之間的性能差異和制造公差導(dǎo)致可能不會有單一的最佳頻率。生產(chǎn)公差導(dǎo)致兆聲波轉(zhuǎn)換器具有在3%至4%內(nèi)變動的共振頻率。例如，在ΙΟΟΟΚΗζ下，4%的變動將從標(biāo)稱ΙΟΟΟΚΗζ加上或減去20ΚΗζ，或者在980至1020ΚΗζ的范圍內(nèi)。
[0050]在這些應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明，適于反復(fù)掃描驅(qū)動信號的頻率從而確保至少有時轉(zhuǎn)換器16和18在其共振或諧波頻率下或接近其共振或諧波頻率操作。為了使每個轉(zhuǎn)換器都在其共振或諧波頻率下或接近其共振或諧波頻率操作，振蕩器掃描過的頻率范圍設(shè)計成達(dá)到和超過一組轉(zhuǎn)換器的最低和最高共振頻率。振蕩器26的掃描頻率函數(shù)覆蓋該誤差范圍。所述頻率掃描函數(shù)可以是固定的或者其可被編程為在速度(每秒掃描)或范圍(最小和最大頻率)方面是可變的。
[0051]本發(fā)明不限于與箱體一體形成的安裝板或結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器可封閉在可浸沒的盒子或容器中并且放置到箱體內(nèi)。如在此描述的，所述盒子或容器具有構(gòu)成安裝板的一個表面，所述表面的頻率匹配至轉(zhuǎn)換器。
[0052]本發(fā)明的應(yīng)用不限于清潔操作。將安裝板與兆聲波多頻轉(zhuǎn)換器的操作頻率匹配的相同原理可應(yīng)用于兆聲波能量的微流動的其他用途-例如非破壞性試驗、或使用具有至少300ΚΗζ的基礎(chǔ)共振頻率的厚度模式轉(zhuǎn)換器的任何其他應(yīng)用。將安裝板頻率與多頻轉(zhuǎn)換器匹配是形成改進(jìn)的并且活性更強(qiáng)的微流動的傳送能量的高效方式，所述改進(jìn)的并且活性更強(qiáng)的微流動改進(jìn)微流動清潔的效率以及微流動的其他用處。微流動是通過釋放太弱而不能形成氣穴現(xiàn)象的超聲波能量來形成的能量液體的流動。在超過300ΚΗζ的頻率下，不再存在氣穴現(xiàn)象而所述兆聲波頻率能量形成液體的流動。
[0053]通過上面的描述，應(yīng)當(dāng)清楚的是，在此公開的發(fā)明提供一種新型且有利的采用匹配頻率安裝板的兆聲波處理裝置和方法。前面的論述僅僅是對本發(fā)明的示例性方法和實施方式的公開和描述。如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的，在不偏離本發(fā)明的精神或必要特性的情況下，本發(fā)明可以各種其他形式來實施。因此，本發(fā)明的全部公開內(nèi)容將是示例性的，而非用于限制所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種聲波處理系統(tǒng)，包括: 箱體，其容納液體； 安裝板，其具有均勻的厚度并可操作地耦接至和位于所述箱體中，所述安裝板具有第一基礎(chǔ)共振頻率和為所述第一基礎(chǔ)共振頻率的預(yù)定等級的第一諧波頻率； 多個壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器，其緊固至所述安裝板并具有基本相同的第二基礎(chǔ)共振頻率和為所述第二基礎(chǔ)共振頻率的所述預(yù)定等級的基本相同的第二諧波頻率， 其中所述多個壓電轉(zhuǎn)換器的至少一個設(shè)計為在所述第二基礎(chǔ)共振頻率工作，以及所述多個壓電轉(zhuǎn)換器的至少另一個設(shè)計為在所述第二諧波頻率工作，以及 其中所述第一基礎(chǔ)共振頻率基本等于所述第二基礎(chǔ)共振頻率，以及所述第一諧波頻率基本等于所述第二諧波頻率。2.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述箱體具有過量流體在其上方流動的堤部。3.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，還包括栗和過濾器以循環(huán)和清潔所述液體。4.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述安裝板附接至所述箱體。5.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一基礎(chǔ)共振頻率大約為470KHz。6.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述預(yù)定等級為三。7.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，還包括耦接至所述多個壓電轉(zhuǎn)換器的振蕩器，所述振蕩器提供大約為所述第一基礎(chǔ)共振頻率和所述第一諧波頻率的驅(qū)動信號。8.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述多個壓電轉(zhuǎn)換器具有基本相同的尺寸。9.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述多個壓電轉(zhuǎn)換器以厚度模式工作。10.如權(quán)利要求1所述的聲波處理系統(tǒng)，其中設(shè)計為以所述第二基礎(chǔ)共振頻率工作的壓電轉(zhuǎn)換器鄰近設(shè)計為以所述第二諧波頻率工作的壓電轉(zhuǎn)換器。11.一種聲波處理系統(tǒng)，包括: 箱體，其容納液體； 第一壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器，其附接至所述箱體的第一位置，所述第一壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器在第一頻率工作； 第二壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器，其附接至所述箱體的第二位置，所述第二壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器在與所述第一頻率不同的第二頻率工作；以及 振蕩器，其附接至所述第一壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器和所述第二壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器，用于提供第一工作頻率和第二工作頻率的信號。12.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述箱體具有過量流體在其上方流動的堤部。13.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，還包括栗和過濾器以循環(huán)和清潔所述液體。14.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一頻率基本等于所述第一壓電轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)共振頻率。15.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一頻率基本等于所述第一壓電轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)共振頻率的第三諧波頻率。16.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一頻率高于所述第二頻率。17.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一頻率低于所述第二頻率。18.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器附接至具有基本等于所述第一頻率的基礎(chǔ)共振頻率的第一安裝板，和所述第二壓電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器附接至具有基本等于所述第二頻率的基礎(chǔ)共振頻率的第二安裝板。19.如權(quán)利要求18所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一安裝板和第二安裝板附接至所述箱體。20.如權(quán)利要求11所述的聲波處理系統(tǒng)，其中所述第一壓電轉(zhuǎn)換器和第二壓電轉(zhuǎn)換器以厚度模式工作。
【專利摘要】一種兆聲波處理裝置，所述裝置將兆聲波厚度模式轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)共振或更高水平諧波頻率與所述轉(zhuǎn)換器安裝于其上的板或其他安裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)共振或更高水平諧波頻率進(jìn)行匹配。多頻轉(zhuǎn)換器是以厚度模式在不同操作頻率下操作的壓電轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器位置的安裝板的厚度被選定為提供與其對應(yīng)轉(zhuǎn)換器的頻率相匹配的共振或諧波頻率。兩個或更多個兆聲波轉(zhuǎn)換器被結(jié)合至相同的輻射表面。
【IPC分類】H01L21/67, B08B3/12
【公開號】CN105414104
【申請?zhí)枴緾N201510544545
【發(fā)明人】J.M.古德森
【申請人】超聲波掃除公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2010年11月10日
【公告號】CA2786389A1, CN102823006A, CN102823006B, EP2499681A1, EP2499681A4, US9108232, US20110094548, US20150343499, WO2011060092A1